Carbonbeton (CRC) - Ausführung

D - 24 Brücken erhalten durch Verstärkung mit Carbonbeton

Durch die Verstärkung mit Carbonbeton – einem Material aus einer hochfesten, feinkörnigen Betonmatrix und einer carbonfaserbasierten Bewehrung – kann eine Vielzahl alter Bestandsbrücken schnell, sicher und ressourcensparend verstärkt werden, sodass sie den aktuellen und zukünftigen Verkehrslasten gewachsen sind. Pilotprojekte haben bereits gezeigt, dass dies eine realistische und erfolgreiche Lösung ist.

Auf Basis dieser Projekte sollen die Anwendungsmöglichkeiten für die Verstärkung mit Carbonbeton im Brückenbau untersucht werden. In der Arbeit soll dafür eine Parameterstudie durchgeführt werden, welche unter anderem Brückentyp, Spannweite, Belastung, Bewehrungsgrad, Betonklasse sowie den Grad der Vorschädigung der Altbetonkonstruktion betrachtet. Ziel ist es Anwendungsgrenzen auszuloten und eine Entscheidungsmatrix für die Verstärkung aufzustellen, die eine einfache Abschätzung erlaubt, ob eine Verstärkung mit Carbonbeton für ein konkretes Bauwerk möglich ist. Anschließend soll die Anwendbarkeit der Entscheidungsmatrix anhand eines konkreten Beispiels demonstriert werden.

Die Aufgabenstellung wird in Absprache mit der Studentin/dem Studenten konkretisiert.

Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Kristina Aldermann
CARBOCON GMBH
Mohorner Str. 13
01159 Dresden
+49 351 48205-523

D - 23 Abdichtung von Gewölbebrücken

Ausführlicher Titel: Entwicklung eines FE-Modells zur Abdichtung von Gewölbebrücken mit Carbonbeton

Zahlreiche gemauerte Gewölbebrücken in Deutschland sind mittlerweile 150 bis 180 Jahre alt. Ein wesentliches Problem ist eindringendes Regenwasser, wodurch die Bausubstanz nach und nach geschädigt wird. Heute werden Dachdichtungs- und Schweißbahnen aus Bitumen und/oder Kunststoff verwendet um ein Eindringen der Feuchtigkeit zu verhindern. Doch auch diese bekommen durch Versprödung mit der Zeit Risse. Aus diesem Grund soll untersucht werden, ob eine Abdichtung aus Carbonbeton den Beanspruchungen Stand halten würde. Dafür musst untersucht werden, ob es durch die Verwendung von Carbonbeton innerhalb der Gewölbebrücke zu unerwünschten Spannungsumlagerungen kommen kann.

In der Projektarbeit sollen mit der FE-Software ATENA verschiedene Brückengeometrien analysiert werden. Ziel ist es herauszufinden unter welchen Umständen die Abdichtung statisch wirksam wird und damit zu Spannungsumlagerungen führen kann. Dafür müssen u.a. Materialeigenschaften von Brücke und Abdichtungsschicht sinnvoll variiert werden. Ziel der Arbeit ist es, Empfehlungen zu geben unter welchen Umständen eine Abdichtung aus Carbonbeton sinnvoll eingesetzt werden kann.

Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Carolin Würgau
+49 351 46339369

D - 22 Fertigteildecke aus vorgespanntem Carbonbeton

Ausführlicher Titel: Entwicklung einer schlanken, vorgespannten Fertigteildecke mit Carbongelegen

Spannbetonhohl- und vorgespannte TT-Decken sind sehr materialeffiziente und leichte Tragwerke und liefern einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit. Sie müssen dennoch die Anforderungen an die Dauerhaftigkeit, Gebrauchstauglichkeit, und Tragfähigkeit erfüllen. Im Hochbau sind zudem die Vorgaben an den Schal- und Brandschutz einzuhalten. Zurzeit kommen zur Vorspannung Spannstähle zum Einsatz. Eine Alternative stellen Carbongelege dar, die streifenweise vorgespannt werden können und im Vergleich zu Spannstahl dünnere Querschnitte, d. h. schlankere Gurte und Stege ermöglichen.

In der studentischen Arbeit soll eine möglichst ressourcen- und materialeffiziente, schlanke, technisch umsetzbare, vorgespannte Fertigteildecke unter Einsatz von Carbongelegen entwickelt werden. In einer Parameterstudie wird analysiert, welche Materialien und Geometrien für verschiedene praxisrelevante Anwendungsfälle am geeignetsten sind. Der Student wird durch das Architektur- und Ingenieurbüro Kahnt & Tietze, das u. a. innovative Bausysteme mit verschiedenen Partnern entwickelt, betreut. Ein Arbeitsplatz kann sowohl im Büro in Dresden als auch in Leipzig bereit gestellt werden.

Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Michael Frenzel
Kahnt & Tietze GmbH, Ammonstr. 72, 01067 Dresden
0341 39285 627

D - 2 Verankerung, Verbindung und Übergreifung von FVK-Stäben

Ausführlicher Titel: Verankerung, Verbindung und Übergreifung von Carbon- bzw. Basaltstäben mit Verankerungselementen

* in deutscher Sprache *

Übergreifungen sind im Stahlbetonbau ein allgemein angewendetes Konstruktionsprinzip. Bei der Übergreifung verschiedener nichtmetallischer Bewehrungen untereinander oder mit Betonstahl spielt die unterschiedliche Steifigkeit der materialien – E-Modul und Verbundverhalten – eine entscheidende Rolle. Anhand einer FE-Studie soll ein Übergreifungsmodell entwickelt werden. Das Modell wird anhand von Versuchen validiert. Anschließend wird das Verhalten verschiedener Materialkombinationen in Übergreifungs- und Verankerungsbereichen analysiert und vergleichend betrachtet.

* Vorkenntnisse in FE werden vorausgesetzt *

Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
0351 463 32550

D - 1 Sandwichkonstruktion aus Textilbeton

Ausführlicher Titel: Möglichkeiten der Ausbildung und Dimensionierung von Sandwichkonstruktionen aus Textilbeton unter Berücksichtigung der konstruktiven Randbedingungen

* in deutscher Sprache *

In der Luftfahrt und der Automobilindustrie haben Sandwichkonstruktionen bereits seit lagem ihren Einzug gehalten, da der Leichtbau enorme Vorteile mit sich bringt oder gar zwingend erforderlich ist. Im Bauwesen in ist das bislang weniger der Fall. Mit Carbonbeton können relativ dünne Strukturen auch in Beton umgesetzt werden. Jedoch kann die Robustheit ein Problem darstellen. Ausgehend von Sandwichkonstruktionen sollen Robustheit und Leichtigkeit vereinigt werden. Gesucht ist die Umsetzung etablierter Bauteile mit ca. 1/3 des üblichen Betoneinsatzes. Als potentiell erfolgversprechende Bauteile erscheinen hier Deckenplatten und Wände, da sie den größten Anteil an der Baumasse haben. Neben den statischen Aspekten kommen hier auch die Bauphysik und v. a. die Frage nach der potentiellen Wirtschaftlichkeit und einfachen Anwendbarkeit zum Tragen.

Das konkret zu betrachtende Bauteil kann zwischen der Deckenplatte für ein Bürogebäude – also einer Spannweiter von ca. 7–9 m – oder der Decken- oder Bodenplatte für ein Tinyhouse – also in etwa Containergröße – variieren.

Sie sind eingeladen, Ihre Vorstellungen zum Thema mit einem Materialmix Ihrer Wahl für ein Bauteil Ihrer Wahl umzusetzen. Um alle Anforderungen an das Bauteil betrachten zu können, ist der Einsatz von einfachen Programmen zu Statik und zur Bauphysik, wie Wärmeschutz, Schallschutz und Klima, erforderlich.